一種鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的快速檢測方法

2023-05-30 10:43:11 1

專利名稱：一種鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的快速檢測方法
技術領域：
本發明屬於煉鐵原料製備的造塊技術領域，涉及鐵礦燒結過程中混合料適宜制粒 水分的檢測方法。
背景技術：
燒結是目前國內外鋼鐵企業最廣泛採用的含鐵原料造塊方法。燒結是在下部風 箱強制抽風的作用下，料層內燃料燃燒使混合料在高溫作用下發生局部熔化而固結成燒結 礦。因此，燒結過程必須向料層供風使燃料燃燒，而氣體在燒結料層內的流動狀況關係到燒 結過程的傳熱、傳質和物理化學反應，因而影響燒結礦的產質量及能耗。一般在燒結前的原 料準備過程中，將混合料預先制粒，目的是減少混合料中細粒級顆粒的含量，減小氣體通過 燒結料層的阻力，提高燒結的效率。因此，混合制粒是燒結混合料準備過程中的最主要工 序。制粒是混合料在水分的作用下細顆粒粘附在粗顆粒上或者細顆粒之間相互聚集 而長大成更大的顆粒的過程，水分在制粒過程中形成橋液而起著重要的粘結作用。如果混 合料中水分不足，則顆粒間的粘結力不夠，造成物料難以成球，導致料層中細粒級含量高、 透氣性差，降低燒結礦產量；而水分含量太高則小球結構發生變形和兼併，使得料層孔隙率 下降而導致氣體通過阻力增加，並且燒結過程的水蒸氣在下層物料冷凝的現象會加劇料層 透氣性惡化，使得燒結礦產、質量降低，同時水分蒸發消耗更多的熱量使得燒結能耗高。因 此，混合料水分含量影響著制粒的效果，保證混合料具有適宜的水分是制粒的關鍵。目前，傳統的適宜制粒水分檢測方法，主要是通過制粒試驗來確定，但大多燒結廠 由於原料供應緊張，其原料結構變化頻繁，這種工作量大、試驗周期長的方法不利於快速適 應原料的變化。也有研究者通過鐵礦石的物化性能預測適宜制粒水分，Jasbir Khosa等人 採用7種礦的正交試驗數據建立了以-Imm顆粒的SiO2, LOI和Al2O3含量，以及-0. 15mm和 中間粒度(0. 1 Imm)比例為變量的適宜制粒水分經驗模型，但該模型未能考慮鐵礦石中 不同形態存在的Si02、Al2O3對適宜制粒水分的影響，且只是針對鐵礦石的物化性能進行預 測，忽略了燒結混合料中熔劑、焦粉、返礦的影響，而對鐵礦石配礦的預測沒有進行試驗驗 證，因而不具有普遍的推廣價值。因此，開發一種能夠準確、快速、簡便檢測適宜制粒水分 的技術具有十分重要的意義。

發明內容
本發明的目的是開發出一種檢測鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的方法，該方法具 有準確、快速、簡便的特點。本發明的技術解決方案如下一種鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，通過檢測混合料中 粘附粉顆粒含量、核顆粒的內孔持水量和粘附粉顆粒的飽和持水量，計算制粒所需的適宜 水分。具體包括試樣準備、粒度分級、核顆粒內孔持水量檢測、粘附粉飽和持水量檢測及適宜水分計算等5個步驟。所述的試樣準備的具體步驟為將礦石、熔劑、焦粉和返礦按幹基配料法配成 500 IOOOg混合料，其中熔劑包括石灰石、白雲石、生石灰、蛇紋石中的一種或多種，要求 配料前將生石灰充分消化，混合料充分混勻後加水將溼度控制為10-20%。所述的粒度分級，是將混合料水洗篩分成核顆粒和粘附粉顆粒兩種粒級，其中核 顆粒的顆粒直徑大於0. 25 1. 0mm，粘附粉顆粒的粒度小於核顆粒的粒度，水篩的介質為 飽和石灰水，粒度分級後乾燥稱重獲得粘附粉顆粒佔混合料總質量的百分含量Xa。所述的核顆粒內孔持水量檢測所用的方法為離心法，具體是將混合料粒度分級後 的核顆粒浸泡2 3h後，取30 50g核顆粒試樣在相對離心力RCF值為200X g 300X g 的作用下脫水4 6min，檢測離心操作後試樣中剩餘水分即為核顆粒粒級持水量W。w ；所述 的剩餘水分為質量百分比。所述的粘附粉飽和持水量檢測所用的方法為飽和吸水法，具體是將乾燥的、自然 堆積在試管中的粘附粉顆粒試樣吸水至飽和，檢測吸水飽和後的試樣中吸水量佔粘附粉顆 粒試樣吸水後的總質量百分比即為粘附粉顆粒的飽和持水量Waw。所述的適宜制粒水分W的計算公式為W = (I-Xa) · ffcw+0. 72Xa · Waw，其中Xa為混 合料中粘附粉的百分含量，Wcw為核顆粒的內孔持水量，Waw為粘附粉顆粒的飽和持水量。適宜制粒水分是指使混合料制粒後達到最好透氣性所需的水分含量，它包括原料 本身含有的水分，以及混合、制粒時添加的水分。有益效果本發明的有益效果如下(1)簡便、快速傳統的混合料適宜制粒水分檢測方法是通過制粒試驗獲得，每個適宜水分需要進 行4-6個試驗點，消耗原料50kg以上，從原料準備到獲得試驗結果耗時1天以上，且需要圓 筒混合機、透氣性檢測儀等設備；本發明只需檢測混合料中粘附粉顆粒含量、核顆粒內孔持 水量和粘附粉飽和持水量3個指標就可計算出混合料適宜的制粒水分，所使用的設備都為 常規儀器，檢測周期短(< 5h)、試樣量小( 0. 25 1. Omm) 和粘附粉(< 0. 25 1. Omm)。在制粒過程中，核顆粒主要是顆粒內部孔隙吸水，粘附粉顆 粒除顆粒內部吸水外還有顆粒間填充水，這兩部分水組成了制粒水分；離心測水法是在合 適的離心力作用下將核顆粒表面的自由水脫除，檢測得到的是內孔的持水量，而飽和吸水 法是檢測顆粒間空隙完全被水分填充的吸水量，與粘附粉制粒所需的水分含量存在定量關 系。因此，本發明採用離心法和飽和吸水法分別檢測核顆粒內孔持水量和粘附粉飽和持水 量，進而計算制粒的適宜水分，具有科學性好。(3)準確性高通過30種涵蓋不同礦種、不同配比、不同熔劑種類的配料方案適宜制粒水分檢 測，當絕對誤差要求在士 0.3%範圍內，本方法的預測準確率達93.3%。因此，準確率高。本發明應用於指導、控制燒結過程混合料水分含量，可優化燒結生產、提高燒結生
4產效率。


圖1為適宜制粒水分檢測流程；圖2為離心機角轉子帶動試樣旋轉示意圖；圖3為飽和吸水法測粘附粉顆粒飽和持水量的裝置示意圖；圖4為30個配礦方案的適宜水分預測值與實測值對比示意圖。標號說明1——鐵架臺，2——燒杯，3——儲水器，4——篩板，5——裝料試管6——酸式滴定管，7——標尺，8——橡皮塞，9——試樣
具體實施例方式檢測流程包括試樣準備、混合料分級、核顆粒內孔持水量、粘附粉飽和持水量、適 宜水分計算5個關鍵步驟，詳見圖1所示。具體檢測內容如下(1)試樣準備試樣準備包括配料、生石灰消化、混合。具體方法是按照配料方案將鐵礦石、石灰 石、白雲石、生石灰、焦粉、返礦等燒結原料按重量比(配比由燒結礦鹼度、鐵品位、SiO2含量 等要求確定)配成500 IOOOg混合料。將生石灰充分消化後與其他原料混合，調整混合 料溼度為10-20%，使其為泥漿狀，並靜置1 2h。(2)混合料分級採用0. 25 1. Omm的篩子將混合料在介質飽和石灰水中進行水篩，篩分成核顆粒 (大於0. 25 1. Omm)和粘附粉顆粒(小於0. 25 1. Omm)兩種粒級，並乾燥稱重獲得粘附 粉顆粒的質量百分含量。(3)核顆粒內孔持水量檢測採用離心法檢測核顆粒內孔持水量，方法是將混合料篩分出的核顆粒浸泡2 3h 後，在帶孔的試管中鋪兩層濾紙，分別取4份30g 50g的試樣裝入試管中，在相對離心力 RCF值為(200 Xg) (300 Xg)(轉速1726 2114r/min，旋轉半徑60mm，角轉子旋轉示意 圖見圖2)的作用下，脫水4 6min後卸出，檢測其剩餘水分即為核顆粒的內孔持水量，取 其平均值。(4)粘附粉飽和持水量檢測採用飽和吸水法檢測粘附粉飽和持水量，裝置見圖3，方法是將篩板放入 Φ30mmX 150mm的裝料試管中，在篩板上鋪兩層濾紙，然後將乾燥的粘附粉試樣裝入裝料試 管至IOOmm高度處，使其呈自然堆積的狀態，並記下裝料重量mQ。向貯水器中加入蒸餾水， 當其水面升至與篩板下緣在同一水平線時為吸水開始，直至試樣不再吸水為結束，記下從 吸水開始到結束的加水量％，Hi1An^m1)即為粘附粉顆粒的飽和持水量，重複檢測兩次，取 平均值。(4)適宜水分計算制粒小球由+0. 5mm粒級的核顆粒和_0. 5mm粒級的粘附粉構成，因此適宜水分滿 足公式W = a · (I-Xa) · ffcw+b · Xa · Waw
550.66 2.28 32.64 19.83 80.66 1.18
1.49-
0.71-
2.86 1.20
40.7234.b/46.4738.6812.36S7.13
.焦粉2.34 0.02 0.93 0.20 5.95 3.55 84.76 28.37
返礦56.81 6.25 9.02 1.86 5.11 2.00 -0.18 7.67表2各實例的配礦方案(表中數據的單位wt/% )
權利要求
一種鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，通過檢測混合料中粘附粉顆粒含量、核顆粒的內孔持水量和粘附粉顆粒的飽和持水量，計算制粒所需的適宜水分。具體包括試樣準備、粒度分級、核顆粒內孔持水量檢測、粘附粉飽和持水量檢測及適宜水分計算等5個步驟。
2.根據權利要求1所述的鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，所 述的試樣準備的具體步驟為將礦石、熔劑、焦粉和返礦按幹基配料法配成500 IOOOg混 合料，其中熔劑包括石灰石、白雲石、生石灰、蛇紋石中的一種或多種，要求配料前將生石灰 充分消化，混合料充分混勻後加水將溼度控制為10-20%。
3.根據權利要求2所述的鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，所 述的粒度分級，是將混合料水洗篩分成核顆粒和粘附粉顆粒兩種粒級，其中核顆粒的顆粒 直徑大於0. 25 1. 0mm，粘附粉顆粒的粒度小於核顆粒的粒度，水篩的介質為飽和石灰水， 粒度分級後乾燥稱重獲得粘附粉顆粒佔混合料總質量的百分含量Xa。
4.根據權利要求3所述的鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，所 述的核顆粒內孔持水量檢測所用的方法為離心法，具體是將混合料粒度分級後的核顆粒浸 泡2 3h後，取30 50g核顆粒試樣在相對離心力RCF值為200Xg 300Xg的作用下 脫水4 6min，檢測離心操作後試樣中剩餘水分即為核顆粒粒級持水量W。w ；所述的剩餘水 分為質量百分比。
5.根據權利要求4所述的鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，所 述的粘附粉飽和持水量檢測所用的方法為飽和吸水法，具體是將乾燥的、自然堆積在試管 中的粘附粉顆粒試樣吸水至飽和，檢測吸水飽和後的試樣中吸水量佔粘附粉顆粒試樣吸水 後的總質量百分比即為粘附粉顆粒的飽和持水量Waw。
6.根據權利要求5所述的鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的檢測方法，其特徵在於，所 述的適宜制粒水分W的計算公式為w= (I-Xa) 1 +0.72&*1 ，其中1為混合料中粘附 粉的百分含量，Wcw為核顆粒的內孔持水量，Waw為粘附粉顆粒的飽和持水量。
全文摘要
本發明公開了一種鐵礦燒結混合料適宜制粒水分的快速檢測方法。適宜制粒水分是指使混合料制粒後達到最好透氣性所需的水分含量，它包括原料本身含有的水分，以及混合、制粒時添加的水分。本發明的步驟為1)將鐵礦石、熔劑、焦粉、燒結返礦配成溼度為10～20％的泥漿狀混合料；2)以飽和石灰水為介質水洗篩分混合料獲得粘附粉和核顆粒，並檢測粘附粉的含量Xa；3)用離心法檢測核顆粒的內孔持水量；4)用飽和吸水法檢測粘附粉的飽和持水量；5)應用公式計算出混合料制粒所需的適宜水分。該法具有操作簡單、準確率高的特點。以絕對誤差±0.3％來計算，30種配料方案適宜制粒水分的預測準確率達93.3％。
文檔編號G01N15/00GK101974680SQ20101052568
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者姜濤, 張元波, 李光輝, 李文琦, 李騫, 楊永斌, 王強, 甘敏, 白國華, 胡林, 範曉慧, 袁禮順, 許斌, 謝路奔, 郭宇峰, 陳許玲, 黃柱成 申請人:中南大學